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我把FLAC3D2.1中的结构单元的几种坐标系总结了一下，请各位大侠指点一下，如果斑竹感觉不错，就我加点分让我可以进FTP哈
坐标系的使用范围
Structural Elements
在结构单元中以供存在五种坐标系，他们分别是：节点坐标系(node-local coordinate system)、单元坐标系(SEL-local coordinate system)、壳单元的结果坐标系(暂时称为recover coordinate system)、壳单元的面坐标系(surface coordinate system)、整体坐标系(Global system)。不同坐标系在FLAC计算中有着不同的作用，这里对这五种坐标系在FLAC3D2.1版本中的使用做一个总结，希望能给其它初学者带来一定的参考价值。
1．node-local coordinate system
在FLAC3D2.1中每个节点都拥有两个坐标系，一个是节点局部坐标系(node-local coordinate system)；另一个则是是基于整体坐标系的节点坐标系(我们暂称其为节点整体坐标系)。这两个坐标系在定义和节点使用过程中所承担着的作用都是有所不同的。
①节点整体坐标系
这个坐标系的定义十分简单即在每个节点上定义一个与全局整体坐标系方向完全一致的坐标系。在节点使用过程其作用主要是施加节点的属性，这些属性包括施加节点力，节点初始条件(速度、位移、空间坐标)。
②节点局部坐标系
节点局部坐标系的定义较节点整体坐标系要复杂得多，对于不同得单元其定义方式也有所不同。首先对于梁单元和壳单元节点局部坐标系与节点整体坐标系重合，其次对于索单元(Cable Element)和桩单元(Pile Element)则符合下述规则：
i．坐标系的x轴方向为使用节点的全部索单元或桩单元单元坐标系的x轴方向的平均值(这里使用的节点的单元均为索单元或桩单元，对于不同的单元连接的在同一节点其坐标系的定义符合另一规则)；
ii．坐标的y、z方向为垂直于节点坐标系x轴平面内的任意方向；
对于Geogrid(这个东东的中文名字，本人不太清楚还请其它大侠指出)和衬砌单元(liner Element)节点坐标系则应符合下述规则：
i．坐标系的z轴方向与使用节点的单元的外法向方向的平均值一直(这里使用的节点的单元均为索单元或桩单元，对于不同的单元连接的在同一节点其坐标系的定义符合另一规则)；
ii．坐标轴的x、y方向为垂直于坐标系z轴的平面(切平面)内的任意方向；
最后这里说明当有不同类的单元使用同一节点时，其节点坐标系的定义符合一定的优先次序，其次序为：liner, geogrid, pile, cable,shell and beam，也即当连接同一节点的单元有cable单元和beam单元时，其节点坐标系由cable单元定义的规则定义。值得注意的是，节点坐标系也是可以由sel node local 和sel node fix lsys来定义。
节点局部坐标系的主要作用也是用于定义节点属性如节点力、link属性。由于动量方程是在节点局部坐标系求解因此固定节点速度等命令必须要在局部节点坐标系中定义。
最后提醒大家由于在大变形中节点局部坐标系会跟随节点位移发生变动，如果施加的节点力是在节点局部坐标系中定义的话，则它也会跟随节点坐标系一起变动。
2．SEL-local coordinate system
单元坐标系主要用于定义单元属性这些属性包括单元材料属性，单元的截面属性、单元均布荷载等。但是对于不同的单元其定义的方法也不尽相同，具体的定义如下：
①SEL Beam Element
i．单元坐标的x轴与单元中心轴重合；
ii．单元坐标x轴得方向为由所属单元的单元节点1指向节点2；
iii．单元坐标的y轴可由单元命令SEL beam property ydir定义，具体的定义方式是把命令中定义的y方向投影在垂直于单元坐标x轴平面上，投影的方向即为y轴方向。如果没有使用命令定义则使用整体坐标系的y轴或x轴(不得与单元的坐标系x轴方向一致) 投影在垂直于单元坐标x轴平面上以确定其方向。
②SEL Cable Element
i．单元坐标的x轴与单元中心轴重合；
ii．单元坐标x轴得方向为由所属单元的单元节点1指向节点2；
iii．单元坐标的y轴使用整体坐标系的y轴或x轴(不得与单元的坐标系x轴方向一致) 投影在垂直于单元坐标x轴平面上以确定其方向，且不得修改。
③SEL Pile Element
i．单元坐标的x轴与单元中心轴重合；
ii．单元坐标x轴得方向为由所属单元的单元节点1指向节点2；
iii．单元坐标的y轴可由单元命令SEL Pile property ydir定义，具体的定义方式是把命令中定义的y方向投影在垂直于单元坐标x轴平面上，投影的方向即为y轴方向。如果没有使用命令定义则使用整体坐标系的y轴或x轴(不得与单元的坐标系x轴方向一致) 投影在垂直于单元坐标x轴平面上以确定其方向。
④SEL shell Element(包括shell geogrid liner三种)
i．Shell type-SEL单元位于单元坐标系xy平面中；
ii．单元坐标x轴的方向为由所属单元的单元节点1指向节点2；
iii．单元坐标z轴垂直与单元平面并指向单元外侧且不得修改；
3．Surface coordinate system
Surface coordinate system(面左边系)和壳单元的Stress Recovery是密切相关的，实际上在FLAC中Stress Recovery所使用的坐标系就是这个坐标系，也就是上面说的壳单元结果坐标系。这个坐标系的作用和它的名字一样都是用于使用壳单元等效节点力和位移来计算单元的弯矩、轴力和应力的。其坐标定义过程如下：
i．坐标系是在节点上定义的，对于每一个节点坐标轴的z方向是由共用这个节点的壳单元的平均法向定义的，但是这个平均只会使用在已选单元的范围内，对于不再范围内的单元即使与节点相连也不会进行考虑(range)；
ii．单元坐标x轴的方向由sel recover surface surfx命令所定义的方向投影在与z轴垂直的平面内从而确定坐标x轴的方向；
iii．坐标轴y方向与坐标轴x方向和z方向正交。 |
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发表于 2006-5-29 12:39:12
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